遇见CODEX|一文详解CODEX单细胞空间蛋白组学分析平台技术原理

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近年来肿瘤免疫治疗取得了突破性进展，同时也催生了基于免疫细胞表型及肿瘤组织内空间分析以探索新的诊疗方案开发的研究。为了收集有限样本中超多指标的生物学信息，Akoya Biosciences 创新性的推出了支持超多蛋白检测CODEX蛋白组学分析平台 (CO-Detection by IndEXing)。CODEX平台结合了寡核苷酸标记(Barcode)和微流控自动染色技术，可以实现同一样本50种以上的蛋白标记物的检测及深度分析，并且可以提供单细胞水平的高分辨率图像。

 
CODEX核心技术原理


       作为2019年的创新科技产品，CODEX的核心设计原理是每种抗体上标记特异性寡核苷酸“条码标签”(Barcode), 而不是直接标记荧光染料。成像所需的荧光染料是通过和Barcode互补的寡核苷酸序列特异性结合，使得CODEX突破可见光谱荧光成像通道数量的限制，轻松实现50种或更多蛋白指标的同时检测及分析。

  

图一 CODEX抗体标记

在每个成像周期中三种CODEX荧光基团与已标记对应Barcode的抗体特异性结合
       带有不同特应性Barcode的几十种抗体在混合后，可同时与组织样本抗原发生结合。抗体都充分结合了各自对应的抗原靶标，我们就可以通过抗体上的Barcode和荧光基团的结合，识别特定的蛋白靶标进行成像和分析。

图二 根据实验需求个性化设计Barcode 标记的抗体Panel

 

CODEX系统中的荧光成像是通过循环图像采集及最终整合实现的。在每一个图像采集的循环中，系统可以检测3种靶点蛋白及细胞核。加入3色荧光报告基团进行抗体识别并结合到对应的Barcode上，使得抗体和抗原结合的信息通过成像记录。然后在温和条件下，洗脱荧光标记物，完成一个检测循环。再进入到下一个检测循环，重复加入荧光标记报告基团-显色成像-洗脱，直到检测完所有靶标。经过图像处理后，同一张样本切片上即可显示出多达50种不同的靶标的空间分布及相互位置关系。

 

图三  CODEX 循环工作流程示意图 (A) 1. 所有CODEX抗体同时孵育到样本上，2-5. 全自动的微流控系统进行荧光标记孵育、成像、荧光洗脱、连续迭代循环染色  (B)循环采集及图像处理，以获得单细胞高分辨率图像

CODEX实验流程

 

Barcode标记的抗体混合后，和组织样本进行孵育。标有和Barcode相应序列的荧光基团被加载到一个96孔板中，抗体孵育后的组切片固定到定制的显微镜台载物台上，并放置在倒置的显微镜上。CODEX仪器控制软件将按照预设的程序进行多个周期的自动染色和实验数据收集。CODEX图像处理系统可对图像数据进行处理和单细胞水平的高维多参数空间分析。

图四 CODEX实验流程—从切片样本准备到数据分析
 

CODEX一体化染色、成像、定量及空间分析平台特点

 

  • 可在切片上同时检测50种以上的生物标志物
  • 深度分析整个组织样本的复杂空间信息
  • 可检测新鲜冰冻样本、石蜡包埋组织样本、PBMC等细胞样本
  • 客户端一站式解决方案，包含试剂、仪器及软件完整产品链
  • 保留完整样本，可用于后续感兴趣区域(ROI)分析或H&E染色分析
     

图五 CODEX 实验数据案例图像-淋巴瘤

 

图六 CODEX 实验数据案例图像-肾脏细胞癌

 

 

 

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